GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ HÓA CÔNG NGHIỆP

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (359.63 KB, 7 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

NGUN LÝ HĨA CƠNG NGHI

Ệ

P

30 tiết (15 LT + 7,5 BT + 7,5 TH)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. J.P. MOULIN, Génie des procédés, t

ậ

p 1 & 2, Technip, 1999.

2. Đỗ

V

ă

n

Đ

ài - Nguy

ễ

n Tr

ọ

ng Khuôn - Tr

ầ

n Quang Th

ả

o - Võ Th

ị

Ng

ọ

c T

ươ

i

- Tr

ầ

n Xoa, C

ơ

s

ở

các quá trình và thi

ế

t b

ị

cơng ngh

ệ

hóa h

ọ

c, T

ậ

p 1 & 2,

Nhà xu

ấ

t b

ả

n

Đạ

i H

ọ

c và Trung h

ọ

c chuyên nghi

ệ

p

3. P. TRAMBOUZE - H. VAN LANDEGHEM - J.P. WAUQUIER, Les

réacteurs chimiques, Technip, 1984.

4. V

ũ

Bá Minh, K

ỹ

thu

ậ

t ph

ả

n

ứ

ng, Tr

ườ

ng

Đạ

i H

ọ

c Bách Khoa TP. H

ồ

Chí

Minh, 1999.

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

NỘI DUNG MƠN HỌC

Lý thuyết và bài tập

Ch

ươ

ng I:

M

ở

đầ

u

Ch

ươ

ng II:

Ch

ư

ng luy

ệ

n

Ch

ươ

ng III:

Trích ly

Ch

ươ

ng IV:

Thi

ế

t b

ị

ph

ả

n

ứ

ng – Bài t

ậ

p áp d

ụ

ng

Ch

ươ

ng V:

Thi

ế

t b

ị

trao

đổ

i nhi

ệ

t

Thực hành

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

CHƯƠNG 1: MỞĐẦU... 5

1.1. PHÂNLOẠICÁCQTRÌNHTRONGCƠNGNGHỆHĨAHỌC ... 5

1.2. NHỮNGKIẾNTHỨCCƠBẢNCỦAQUÁTRÌNHCHUYỂNKHỐI... 6

1.2.1. Định nghĩa ... 6

1.2.2. Phân loại ... 6

CHƯƠNG 2: CHƯNG LUYỆN ... 7

2.1. ĐỊNHNGHĨACHƯNG ... 7

2.2. PHÂNLOẠICÁCPHƯƠNGPHÁPCHƯNG ... 7

2.3. PHÂNLOẠIHỖNHỢPHAICẤUTỬ... 8

2.4. CÂNBẰNGLỎNGHƠICỦAHỖNHỢP2CẤUTỬ... 9

2.4.3. Giản đồđẳng nhiệt P-x-y ... 9

2.4.4. Giản đồđẳng áp T-x-y... 10

2.4.5. Giản đồ phần mol x-y ... 11

2.5. THÁPCHƯNGLUYỆN ... 12

2.5.1. Nguyên tắc hoạt động... 12

2.5.2. Thiết bị ngưng tụđỉnh tháp (Condenser) ... 13

2.5.3. Thiết bịđun sôi đáy tháp (Reboiler)... 14

2.5.4. Cân bằng vật chất... 16

2.5.5. Xác định chỉ số hồi lưu rf và sốđĩa lý thuyết tối thiểu Nmin... 17

2.5.6. Xác định sốđĩa thực tế NTT... 19

THỰC HÀNH 
VẬN DỤNG PHẦN MỀM PROII ĐỂ MÔ PHỎNG MỘT SỐ SƠĐỒ TRONG CƠNG 
NGHIỆP HĨA HỌC 
I- GIớI THIệU TổNG QUAN ... 21

1-MụC ĐÍCH, VAI TRỊ CủA THIếT Kế MƠ PHỏNG... 21

2-CÁC PHầN MềM MƠ PHỏNG TRONG CƠNG NGHệ HĨA HọC... 22

II- PHầN MềM PRO/II ... 22

1-LĨNH VựC Sử DụNG... 22

2-Q TRÌNH MƠ PHỏNG BằNG PHầN MềM PRO/II... 23

III- LÝ THUYếT NHIệT ĐộNG HọC... 24

IV- CƠ Sở LựA CHọN MƠ HÌNH NHIệT ĐộNG... 25

V- CÁC PHầN CƠ BảN CủA PROII... 28

1-GIAO DIệN CủA PROII-QUI ƯớC BAN ĐầU... 28

2- Cửa sổ PRO/II... 29

VI- CÁC THAO TÁC THƯờNG DÙNG TRONG MƠ PHỏNG BằNG PRO/II... 30

1-Mở MộT CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỏNG MớI (OPENING A NEW SIMULATION)... 30

2-Mở MộT CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỏNG ĐÃ CĨ (OPENING AN EXISTING SIMULATION) ... 30

3-GHI MộT FILE MÔ PHỏNG ĐANG HIệN HÀNH (SAVING THE CURRENT SIMULATION)... 30

a- Ghi một file mô phỏng đang hiện hành ... 30

b- Ghi một file mô phỏng với một tên khác ... 31

4-XĨA MộT CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỏNG (DELETING A SIMULATION)... 31

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

6-THAY ĐổI DạNG ĐƯờNG VIềN CÁC DÒNG (MODIFYING THE FLOWSHEET STREAM BORDER

STYLE)... 32

7-HIểN THị TÍNH CHấT CủA DỊNG TRÊN SƠĐồ MÔ PHỏNG... 32

8- Sử DụNG FLASH HOT-KEY TOOL... 33

9-XUấT MộT SƠĐồ MÔ PHỏNG RA CửA Sổ LƯU TRữ TạM (EXPORTING THE PFD TO THE WINDOWS
CLIPBOARD) ... 34

10-NHậP MộT FILE PRO/II CÓ SẳN (IMPORTING A PRO/IIKEYWORD INPUT FILE)... 34

11-XÁC ĐịNH CÁC TÍNH CHấT Về CÂN BằNG LỏNG - HƠI CủA CÁC Hệ2 CấU Tử(DISPLAY BVLE).. 34

VII- BÀI TẬP ÁP DỤNG... 36

BÀI TỐN 1:MƠ PHỏNG SƠĐồ CÔNG NGHệ CủA PHÂN XƯởNG TÁCH MÉTHANE... 36

BÀI TỐN 2:MƠ PHỏNG THIếT Bị TÁCH KHÍ - LỏNG... 38

BÀI TỐN 3:TÍNH NHIệT Độ SƠI CủA MộT HỗN HợP HAI PHA ở MộT ÁP SUấT NHấT ĐịNH... 39

BÀI TỐN 4:MƠ PHỏNG THÁP TÁCH PROPANE... 40

BÀI TỐN 5:XÁC ĐịNH ĐĨA NạP LIệU TốI ƯU CHO THÁP TÁCH PROPANE BằNG CƠNG CụOPTIMISER
... 42

BÀI TỐN 6:XÁC ĐịNH SốĐĨA LÝ THUYếT TốI THIểU VÀ CHỉ Số HồI LƯU TốI THIểU CHO THÁP TÁCH
PROPANE BằNG PHƯƠNG PHÁP SHORTCUT... 44

CHƯƠNG 3: TRÍCH LY ... 46

3.1. NGUYÊN TắC... 46

3.2. SƠĐồ... 46

3.3. ỨNG DụNG... 46

CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ PHẢN ỨNG... 47

4.1. ĐẠICƯƠNG... 47

4.1.1. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ PHẢN ỨNG... 47

a- Theo pha của hệ... 47

b- Điều kiện tiến hành quá trình... 47

c- Theo điều kiện thủy động... 47

4.1.2. PHÂN LOẠI CÁC THIẾT BỊ PHẢN ỨNG THEO PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC ... 48

a- Thiết bị phản ứng gián đoạn :... 48

b- Thiết bị phản ứng liên tục : ... 49

c- Thiết bị phản ứng bán liên tục : ... 50

4.1.3. NHIỆM VỤ THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ... 50

4.2. CÂNBẰNGVẬTCHẤTVÀCÂNBẰNGNHIỆTTỔNGQUÁT ... 51

4.2.4. Cân bằng vật chất... 51

4.2.5. Cân bằng nhiệt ... 51

4.3. MÔTẢMỘTSỐDẠNGTHIẾTBỊPHẢNỨNGĐỒNGTHỂCƠBẢN... 52

Thiết bị phản ứng liên tục... 52

a- Thiết bị phản ứng dạng ống : ... 52

b- Thiết bị phản ứng dạng khuấy trộn lý tưởng... 55

c- Thiết bị phản ứng nhiều ngăn (étagé) ... 59

4.4. ÁPDỤNGPHƯƠNGTRÌNHTHIẾTKẾ... 60

4.4.7. SO SÁNH CÁC THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ĐƠN ... 60

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

CH

ƯƠ

NG 1:

MỞ ĐẦU

1.1.

PHÂN LO

Ạ

I CÁC QUÁ TRÌNH TRONG CƠNG NGH

Ệ

HĨA H

Ọ

C

Nhìn chung các q trình trong cơng ngh

ệ

hóa h

ọ

c

đượ

c phân thành 4 lo

ạ

i sau:

1. Các quá trình c

ơ

h

ọ

c

: g

ồ

m các quá trình:

đậ

p, nghi

ề

n, sàng, … các v

ậ

t li

ệ

u

r

ắ

n.

2. Các quá trình thu

ỷ

l

ự

c

: nghiên c

ứ

u v

ề

:

−

Các

đị

nh lu

ậ

t v

ề

th

ủ

y t

ĩ

nh, th

ủ

y

độ

ng, chuy

ể

n

độ

ng c

ủ

a ch

ấ

t l

ỏ

ng, ch

ấ

t khí.

−

Các thi

ế

t b

ị

v

ậ

n chuy

ể

n khí, l

ỏ

ng (b

ơ

m, qu

ạ

t, máy nén, …)

−

Các ph

ươ

ng pháp và thi

ế

t b

ị

phân riêng các h

ệ

khí, l

ỏ

ng khơng

đồ

ng nh

ấ

t (l

ắ

ng,

l

ọ

c, ly tâm, …)

3. Các quá trình nhi

ệ

t

: nghiên c

ứ

u v

ề

:

−

Các

đị

nh lu

ậ

t v

ề

truy

ề

n nhi

ệ

t (d

ẫ

n nhi

ệ

t, c

ấ

p nhi

ệ

t, b

ứ

c x

ạ

nhi

ệ

t, …)

−

Các quá trình và thi

ế

t b

ị

trao

đổ

i nhi

ệ

t (

đ

un nóng, làm ngu

ộ

i, ng

ư

ng t

ụ

, cơ

đặ

c)

−

Các quá trình làm l

ạ

nh.

4. Các quá trình chuy

ể

n kh

ố

i

: nghiên c

ứ

u v

ề

:

−

Các

đị

nh lu

ậ

t v

ề

s

ự

di chuy

ể

n v

ậ

t ch

ấ

t gi

ữ

a các pha v

ớ

i nhau

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

c- Giả sử ta mắc nối tiếp bình thứ nhất với một bình thứ hai có cùng thể tích. Với cùng

độ chuyển hóa, năng suất sẽ tăng bao nhiêu ?

d- Với cùng năng suất, độ chuyển hóa tăng bao nhiêu ?

Gi

ả

i :

a- Với cùng độ chuyển hóa 90%, năng suất sẽ tăng bao nhiêu ?

Thay bình phản ứng dạng khuấy trộn bằng hai bình có tổng thể tích bằng thể tích
của bình đầu và cùng đạt độ chuyển hóa bằng xA = 90% ⇒ 1 - xA = 0,10. Sử dụng hình

(4-8) cho phản ứng bậc hai, ta tra được :

10 j1

1
j =
ℑ
ℑ
=
ℑ
ℑ
= = =
ô
ô

và

:
1
j
Với
33
,
3
3
10
F
V
.
C
F
V

.
C
2
j
Ao
Ao
1
j
Ao
Ao
1

j = =

⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
=
ℑ
ℑ
=

=
=
=
2
j

:
âoï
Do

( )

F 3,33

F
1
j
Ao
2
j
Ao =
⇒
=
=
V
và
C
cùng
Với Ao

Như vậy, với cùng độ chuyển hóa là 90%, nếu thay một bình bằng hai bình có tổng

thể tích bằng thể tích của bình đầu thì năng suất sẽ tăng thêm 2,33 lần hay 233%.

b- Nếu giữ nguyên năng suất như trường hợp một bình, độ chuyển hóa sẽ tăng bao

nhiêu ?

Với năng suất khơng đổi cho cùng thể tích bình nên k, ℑ khơng đổi ⇒ đường
k.CAo.ℑ chính là đường k.CAo.ℑ = 90 trong trường hợp một bình (j = 1) đạt độ chuyển hóa

là 90%. Đường k.CAo.ℑ sẽ cắt đường j = 2 tại điểm 1 - xA = 0,046 ⇒ xA = 95,4%.

⇒ Nếu thay 1 bình bằng 2 bình có tổng thể tích bằng thể tích của bình đầu mà vẫn
giữ ngun năng suất như trường hợp 1 bình thì độ chuyển hóa sẽ tăng thêm 5,4%.

c- Giả sử ta mắc nối tiếp bình thứ nhất với một bình thứ hai có cùng thể tích. Với cùng

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

( )

2 333 666

33
3

1
2
1

2
1

,
,

:
Với

=
×
=
⇒

=
ℑ
ℑ

=
=

j
Ao

j
Ao
j

j

j
j

F
F
V

V

Vậy, năng suất đã tăng thêm 5,66 lần hay 566%.

d- Với cùng năng suất, độ chuyển hóa tăng bao nhiêu ?

Với một bình đạt độ chuyển hóa 90%, từ hình (4-8 ) ta đã tra được : k.CAo.ℑ = 90.

Với hai bình phản ứng thì thời gian lưu sẽ tăng gấp đơi ⇒ k.CAo.ℑ = 180. Đường này sẽ

cắt đường j = 2 tại điểm 1 - xA = 0,026 ⇒ xA = 97,4%.

</div>

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ HÓA CÔNG NGHIỆP

<b>NGUN LÝ HĨA CƠNG NGHI</b>

<b>Ệ</b>

<b>P </b>

<b>30 tiết (15 LT + 7,5 BT + 7,5 TH) </b>

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO </b>

1.

J.P. MOULIN, Génie des procédés, t

ậ

p 1 & 2, Technip, 1999.

2.

Đỗ

V

ă

n

Đ

ài - Nguy

ễ

n Tr

ọ

ng Khuôn - Tr

ầ

n Quang Th

ả

o - Võ Th

ị

Ng

ọ

c T

ươ

i

- Tr

ầ

n Xoa, C

ơ

s

ở

các quá trình và thi

ế

t b

ị

cơng ngh

ệ

hóa h

ọ

c, T

ậ

p 1 & 2,

Nhà xu

ấ

t b

ả

n

Đạ

i H

ọ

c và Trung h

ọ

c chuyên nghi

ệ

p

3.

P. TRAMBOUZE - H. VAN LANDEGHEM - J.P. WAUQUIER, Les

réacteurs chimiques, Technip, 1984.

4.

V

ũ

Bá Minh, K

ỹ

thu

ậ

t ph

ả

n

ứ

ng, Tr

ườ

ng

Đạ

i H